Realizing dark matter and Higgs inflation in light of LHC diphoton excess

被引:31
作者
Ge, Shao-Feng [1 ]
He, Hong-Jian [2 ,3 ,4 ]
Ren, Jing [5 ]
Xianyu, Zhong-Zhi [6 ,7 ]
机构
[1] Max Planck Inst Kernphys, D-69117 Heidelberg, Germany
[2] Tsinghua Univ, Inst Modern Phys, Beijing 100084, Peoples R China
[3] Tsinghua Univ, Ctr High Energy Phys, Beijing 100084, Peoples R China
[4] Peking Univ, Ctr High Energy Phys, Beijing 100871, Peoples R China
[5] Univ Toronto, Dept Phys, 60 St George St, Toronto, ON M5S 1A7, Canada
[6] Harvard Univ, Ctr Math Sci & Applicat, Cambridge, MA 02138 USA
[7] Harvard Univ, Dept Phys, Cambridge, MA 02138 USA
基金
中国国家自然科学基金;
关键词
LHC; New resonance; Dark matter; Higgs inflation; ROOT-S=8 TEV; PP COLLISIONS; FINAL-STATES; BOSON; SEARCH; PHYSICS;
D O I
10.1016/j.physletb.2016.04.008
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
LHC Run-2 has provided intriguing di-photon signals of a new resonance around 750 GeV, which, if not due to statistical fluctuations, must call for new physics beyond the standard model (SM) at TeV scale. We propose a minimal extension of the SM with a complex singlet scalar S and a doublet of vector-like quarks. The scalar sector respects CP symmetry, with its CP-odd imaginary component chi providing a natural dark matter (DM) candidate. The real component of S serves as the new resonance (750GeV) and explains the diphoton excess of the LHC Run-2. The new scalar degrees of freedom of S help to stabilize the Higgs vacuum, and can realize the Higgs inflation around GUT scale, consistent with the current cosmological observations. We construct two representative samples A and B of our model for demonstration. We study the mono jet signals of DM production from invisible decays Re(S) -> chi chi at the LHC Run-2. We further derive the DM relic density bound, and analyze constraints from the direct and indirect DM detections. (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier B.V.
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